El Mars 2020 Spacecraft, después de un viaje de 203 días (algo menos de 7 meses) atravesando 293 millones de millas (equivalente a 472 millones de kilómetros), logró cumplir con su misión de transportar su valiosa carga que fue denominada en su conjunto como el “Perseverance”.
Para ser más precisos, el vehículo espacial Mars 2020 Spacecraft –que no incluye y que es distinto al cohete propulsor gracias al cual fue colocado en la ruta– fue concebido como un vehículo espacial para las etapas de crucero. En su interior llevaba componentes específicos para las etapas de entrada en la atmósfera, descenso y aterrizaje sobre la superficie de Marte. A medida que se cumplían las etapas, ciertas partes que ya habían cumplido con su finalidad se separaban del conjunto. Los componentes que estuvieron presentes a partir del inicio de la etapa de entrada en la atmósfera marciana es lo que en conjunto se denominó “Perseverance” y consistía en una cubierta protectora (el “Backshell”) con escudos térmicos y propulsores que en su parte superior llevaba el paracaídas. Al cumplir su propósito, el “Backshell” se separó y entró en funcionamiento otro componente denominado el “Descent Stage” que fue el sistema de propulsión final guiado por radar que en vuelo estacionario depositó sobre la superficie – bajándola por medio de cables – a la joya de la corona: el “Mars 2020 Perseverance Rover”; un vehículo explorador robótico (“rover”) designado por la NASA con ese nombre. Una vez depositado el rover sobre la superficie, el “Descent Stage” se alejó para efectuar un aterrizaje no controlado a una distancia que no presentara riesgos para el rover. En la medida que el Perseverance superó las etapas previstas, el único componente que queda en funcionamiento y operativo del Mars 2020 Spacecraft y de su carga ”Perseverance” es el rover y, en lo adelante, me referiré al rover como el Perseverance. A fin de cuentas, el propósito de la nave Mars 2020 Spacecraft era colocar el rover – el núcleo de la misión – sobre la superficie, en el lugar escogido y en estado operativo.
Con el tamaño aproximado de un automóvil y con un peso de 1.026 kilogramos (2.263 libras), el geólogo y astrobiólogo robótico logró llegar y posarse en perfecto estado. Pero, debido a que no tiene un sistema de propulsión propio para poder despegar y regresar a la Tierra, llegó para quedarse.
El Perseverance será sometido a varias semanas de pruebas antes de comenzar su investigación científica de dos años del cráter Jezero en Marte. Con 45 kilómetros de ancho, el cráter Jezero se encuentra en el borde occidental del lugar conocido como “Isidis Planitia”, una cuenca de impacto gigante justo al norte del ecuador marciano. Los científicos han determinado que hace 3.500 millones de años el cráter tenía su propio delta fluvial y estaba lleno de agua.
El Perseverance ampliará las fotografías tomadas por el Curiosity Mars Rover, también de la NASA, que aterrizó en la superficie marciana hace ocho años: el 5 de agosto de 2012. Pero más allá de las fotografías con mayor resolución y calidad, el objetivo clave de la misión del Perseverance en Marte es la astrobiología; ciencia novedosa que incluye en su objeto la búsqueda de signos de vida microbiana antigua.
El Perseverance analizará la geología del planeta y datos sobre el clima pasado y allanará el camino para la exploración humana del Planeta Rojo. Ésta será la primera misión que recolectará y almacenará rocas y regolitos marcianos (rocas fragmentadas y partículas de polvo).
Sin lugar a duda, la maravilla de la ingeniería robótica, el Perseverance, es capaz de seleccionar, recoger y analizar muestras con alguno de sus 7 diferentes instrumentos además de tomar fotografías de un nivel de calidad y detalle de altísima resolución. Cuenta con 23 cámaras, la mayor cantidad de cámaras jamás enviadas a Marte, y un exquisito y complejo sistema de almacenamiento de muestras, que es el primero de su tipo enviado al espacio.
Como parte de sus tareas, el Perseverance recorrerá la región del cráter Jezero en busca de restos fosilizados de antigua vida marciana microscópica analizando y recolectando muestras a lo largo de toda su exploración.
La foto superior que ven en el encabezado es la primera imagen en color de alta resolución enviada después de su aterrizaje este 18 de febrero de 2021. La imagen fue tomada por las “Hazard Avoidance Cameras” (“Hazcams”) instaladas en la parte inferior del rover Perseverance.
Con el fin de recobrar las muestras recolectadas por el rover, se está planificando la misión Mars Sample Return, un esfuerzo combinado entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea), la que permitirá a los científicos traer a la Tierra las muestras para buscar signos definitivos de vida pasada, utilizando para ello instrumentos que serían demasiado grandes y complejos para enviarlos a el Planeta Rojo.
Como parte del asombroso esfuerzo a largo plazo de la exploración robótica del Planeta Rojo, igualmente llevan un innovador y curioso experimento: el helicóptero Ingenuity o traducido al español: “Ingenio”. Esta aeronave que por su tamaño muchos llamarían “Drone”, pesa solo alrededor de 4 libras (1,8 kilogramos) pero tiene por delante una tarea inversamente proporcional a su peso: lograr despegar en la atmósfera marciana que es mucho menos densa que la de la Tierra.
Por un lado, la muy poco densa atmósfera de Marte hace que sea muy difícil lograr suficiente sustentación. Dado que la atmósfera de Marte es 99% menos densa que la de la Tierra, el “Ingenio” tiene que ser muy ligero, con palas de rotor que sean mucho más anchas y giren mucho más rápido de lo que se necesitaría para un helicóptero de la masa del “Ingenio” en la Tierra. Para tener una idea de la magnitud del desafío: la densidad del aire a nivel del mar y a 15 grados Celsius es de 1,225 Kg/m3 (como dato referencial: en la cima del Everest, la densidad de la atmósfera es de aproximadamente 0,426 Kg/m3). En el planeta Marte estamos hablando de unos 0,0123 Kg/m3. Es decir, una ausencia casi total de densidad o, en otras palabras, no hay casi moléculas que puedan generar algo de sustentación sobre el rotor para poder elevarse. Todo un reto.
Características del rover Perseverance
Velocidad
Según los patrones de los vehículos terrestres, el rover Perseverance es lento. Sin embargo, según los estándares de los vehículos que han sido diseñados para Marte, es un actor destacado. El rover tiene una velocidad máxima en terreno llano y duro de 4,2 centímetros por segundo, o 152 metros por hora. Esto es un poco menos de 0,1 millas por hora. En comparación, un ritmo de caminata de 3 millas por hora es de 134 centímetros por segundo, o 4,828 metros por hora.
Sin embargo, la velocidad no es la cualidad más necesaria para explorar Marte, ya que el tiempo de una señal de radio, para controlarlo remotamente, tarda entre 5 y 20 minutos en recorrer la distancia entre Marte y la Tierra, según la posición de los planetas. Lo importante es el viaje y los destinos a lo largo del camino. El ritmo lento es energéticamente eficiente y consume menos de 200 vatios. ¡Compare eso con un motor de automóvil de 200 caballos de fuerza que consume casi 150.000 vatios!
El rover cuenta con un sistema de energía que proporciona electricidad y calor por medio de un generador termoeléctrico de radioisótopos de múltiples misiones o “MMRTG” para lograr todos los objetivos propuestos a lo largo de su misión de exploración. Este generador fue proporcionado a la NASA por el Departamento de Energía de Estados Unidos a través de una asociación en curso para desarrollar sistemas de energía para aplicaciones espaciales civiles.
Ruedas
El rover Perseverance tiene seis ruedas (dos delanteras, dos al medio y dos traseras) cada una con su propio motor individual. Las dos ruedas delanteras y las dos traseras también tienen motores de dirección individuales. Esta capacidad de dirección permite que el vehículo gire 360 grados completos en su lugar.
Las ruedas, de 52,5 centímetros (20,7 pulgadas) de diámetro, fueron fabricadas en aluminio, con tacos para tracción y radios curvos de titanio para soporte elástico.
Cada rueda tiene una banda de rodamiento de alta tracción compuesta por 48 garras (o tacos), mecanizados en su superficie. Las garras le dan al rover un excelente agarre al conducir tanto en arena blanda como en rocas duras.
Una vuelta completa de las ruedas sin patinar impulsa al rover 1,65 metros (65 pulgadas).
Suspensión
El Perseverance utiliza un sistema de suspensión similar al «rocker-bogie» que también se utilizó en las misiones del Mars Science Laboratory, Mars Exploration Rovers y Pathfinder.
El sistema de suspensión es la forma en que las ruedas están conectadas al resto del rover y controlan cómo interactúa el rover sobre el terreno marciano.
El sistema de suspensión tiene tres componentes principales:
El diferencial que se conecta a los balancines izquierdo y derecho y al cuerpo del rover mediante un pivote en el centro de la cubierta superior del rover.
El “rocker”, uno a cada lado del rover, que conecta la rueda delantera al diferencial y el Bogie con la trasera.
El “bogie” que conecta las ruedas centrales y traseras al balancín.
Al conducir sobre el terreno irregular de Marte, el sistema de suspensión mantiene un peso relativamente constante en cada una de las ruedas del vehículo. La suspensión también minimiza la inclinación del rover mientras conduce, manteniéndolo más estable.
La suspensión rocker-bogie del rover le permite pasar por encima de obstáculos (como rocas) o atravesar depresiones que son tan grandes como la rueda del rover (52,5 centímetros, 20,7 pulgadas).
Está diseñado para soportar una inclinación de hasta 45 grados en cualquier dirección sin volcarse. Para mayor protección y conducción segura, los conductores del rover evitarán terrenos que podrían causar una inclinación de más de 30 grados.
Instrumentos abordo
MASTCAM-Z: Es un sistema de cámara avanzado para captar imágenes panorámicas y estereoscópicas con la capacidad de hacer zoom. El instrumento también determinará la mineralogía de la superficie marciana y ayudará con las operaciones del rover.
MEDA (Mars Environmental Dynamics Analyzer): Es un conjunto de sensores que proporcionarán mediciones de temperatura, velocidad y dirección del viento, presión, humedad relativa y tamaño y forma del polvo marciano.
MOXIE (Mars Oxygen ISRU Experiment): Es un proyecto de investigación de tecnología de exploración que producirá oxígeno a partir del dióxido de carbono atmosférico de Marte.
PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry): Se trata de un espectrómetro de fluorescencia de rayos X que también contendrá un generador de imágenes con alta resolución para determinar la composición elemental a escala fina de los materiales de la superficie marciana. El espectrómetro proporcionará información que permitirá la detección y análisis de elementos químicos con más detalle que nunca.
RIMFAX (Radar Imager for Mars’ Subsurface Experiment): Este instrumento e un radar de penetración terrestre que proporcionará una resolución a escala de centímetros de la estructura geológica del subsuelo.
SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics and Chemicals): Este otro espectrómetro es capaz de proporcionar imágenes a escala fina. Utiliza un láser ultravioleta (UV) para determinar la mineralogía a escala fina y detectar compuestos orgánicos. SHERLOC será el primer espectrómetro UV Raman en volar a la superficie de Marte y proporcionará mediciones complementarias con otros instrumentos a bordo.
SUPERCAM: Un instrumento que puede proporcionar imágenes, análisis de composición química y mineralogía. El instrumento también podrá detectar la presencia de compuestos orgánicos en rocas y regolitos a distancia. Este instrumento también cuenta con una contribución significativa del Centre National d’Etudes Spatiales, Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (CNES / IRAP) Francia.
Todo un esfuerzo espacial y científico para la conquista de Marte.
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